大話javascript 2期:執行上下文與執行上下文棧

一、什麼是執行上下文?

執行上下文(Execution Context): 函數執行前進行的準備工作(也稱執行上下文環境)

JavaScript在執行一個“代碼段”之前,即解析(預處理)階段,會先進行一些“準備工作”,例如掃描JS中var定義的變量、函數名等,進而生成執行上下文。

name -
變量對象(VO, variable object) 當前函數定義的變量、函數、參數
作用域鏈(Scope chain) 源代碼定義時形成的作用域鏈
this

JS中的“代碼段”分爲三種:全局代碼段、函數體代碼段、eval代碼段。(注:ES6之前,JS不存在“代碼塊”作用域的概念,即除了函數之外所有“{}”裏的代碼,都屬於全局作用域)

全局代碼段“準備工作”包括:

1.變量、函數表達式 —— 變量聲明,默認賦值爲undefined;
2.this —— 賦值;
3.函數聲明 —— 賦值。

函數體代碼段“準備工作”包括:

1.變量、函數表達式 —— 變量聲明,默認賦值爲undefined;
2.this —— 賦值;
3.函數聲明 —— 賦值;
4.參數 —— 賦值;
5.argument —— 賦值;
6.自由變量的取值作用域 —— 賦值。

evel()不推薦使用,所以不再分析evel代碼段。

至此,“執行上下文”的定義可以通俗化爲 —— 在執行代碼段之前(預處理階段),把將要用到的所有變量都事先拿出來,有的直接賦值,有的先用undefined佔個空,這些變量共同組成的詞法環境,即爲執行上下文環境

二、執行上下文棧

javaScript是單線程語言,簡單理解下單線程,就是同個時間段只能做一件任務,完成之後纔可以繼續下一個任務。
函數編程中,代碼中會聲明多個函數,對應的執行上下文也會存在多個。在JavaScript中,通過棧的存取方式來管理執行上下文,我們可稱其爲執行棧,或函數調用棧(Call Stack)。

1.棧數據結構

要簡單理解棧的存取方式,我們可以通過類比乒乓球盒子來分析。如下圖左側。
clipboard.png
棧遵循"先進後出,後進先出"的規則,或稱LIFO ("Last In First Out") 規則。

如圖所示,我們只能從棧頂取出或放入乒乓球,最先放進盒子的總是最後才能取出。
棧中"放入/取出",也可稱爲"入棧/出棧"。

總結棧數據結構的特點:

  • 後進先出,先進後出
  • 出口在頂部,且僅有一個

2.執行上下文棧ECS(Execution Context Stack)(函數調用棧)

程序執行進入一個執行環境時,它的執行上下文就會被創建,並被推入執行棧中(入棧);
程序執行完成時,它的執行上下文就會被銷燬,並從棧頂被推出(出棧),控制權交由下一個執行上下文。

因爲JS執行中最先進入全局環境,所以處於"棧底的永遠是全局環境的執行上下文"。而處於"棧頂的是當前正在執行函數的執行上下文",當函數調用完成後,它就會從棧頂被推出(理想的情況下,閉包會阻止該操作,閉包後續文章深入詳解)。

"全局環境只有一個,對應的全局執行上下文也只有一個,只有當頁面被關閉之後它纔會從執行棧中被推出,否則一直存在於棧底"

function foo () {
    function bar () {
        return 'I am bar';
    }
    return bar();
}
foo();

clipboard.png

3.執行上下文的生命週期

執行上下文的生命週期有兩個階段:

  1. 創建階段(進入執行上下文)
  2. 執行階段(代碼執行)

創建階段:函數被調用時,進入函數環境,爲其創建一個執行上下文,此時進入創建階段
執行階段:執行函數中代碼時,此時執行上下文進入執行階段

創建階段的操作

  1. 創建變量對象

    • 函數環境會初始化創建Arguments對象(並賦值)
    • 函數聲明(並賦值)
    • 變量聲明,函數表達式聲明(未賦值)
  2. 確定this指向(this由調用者確定)
  3. 確定作用域(詞法環境決定,哪裏聲明定義,就在哪裏確定)

執行階段的操作

  1. 變量對象賦值

    • 變量賦值
    • 函數表達式賦值

2.調用函數
3.順序執行其它代碼

變量對象和活動對象的區別:

當進入到一個執行上下文後,這個變量對象纔會被激活,所以叫活動對象(AO),這時候活動對象上的各種屬性才能被訪問。

"創建階段對函數聲明做賦值,變量及函數表達式僅做聲明,真正的賦值操作要等到執行上下文代碼執行階段"

代碼例子1:變量提升

function foo() {
  console.log(a);         // 輸出undefined
  var a = 'I am here';    // 賦值
}
foo();

// 實際執行過程

function foo() {
  var a;                // 變量聲明,var初始化undefined
  console.log(a); 
  a = 'I am here';     // 變量重新賦值
}

代碼例子2:函數聲明優先級

function foo() {
    console.log(bar);
    var bar = 20;
    function bar() {
      return 10;
    }
    var bar = function() {
        return 30;
    }
}
foo();  // 輸出bar()整個函數聲明

函數聲明,變量聲明,函數表達式的優先級

  1. 函數聲明,如果有同名屬性,會替換掉
  2. 變量,函數表達式
  3. 函數聲明優先 > 變量,函數表達式

4.執行上下文的數量限制(堆棧溢出)

執行上下文可存在多個,雖然沒有明確的數量限制,但如果超出棧分配的空間,會造成堆棧溢出。常見於遞歸調用,沒有終止條件造成死循環的場景。
// 遞歸調用自身
function foo() {
  foo();
}
foo();

// 報錯: Uncaught RangeError: Maximum call stack size exceeded

三、執行上下文流程圖

clipboard.png

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